Tratamiento de los efluentes de la industria del cuero en la ciudad

Tratamiento de los efluentes de la industria del cuero en la ciudad de Arequipa
Tratamiento de los efluentes de la industria del cuero
en la ciudad de Arequipa
Treatment of Effluents of the Industry of the Leather in the Arequipa City
Rosa María Sotomayor Zúñiga∗
RESUMEN
La ciudad de Arequipa solo cuenta con una planta de tratamiento de aguas residuales que da servicio
al 8 % de las aguas servidas que produce la ciudad. El 92 % de las aguas residuales de origen doméstico,
industrial y hospitalario son arrojadas crudas al río Chili. Dichas aguas no solo contienen sustancias tóxicas de origen industrial, sino que además transportan altas concentraciones de coliformes y una carga
bacteriana y patológica significativa, ya que ningún hospital ni centro de salud de la ciudad de Arequipa
cuenta con sistema de pretratamiento de sus aguas antes de ser vertidas a la red de colectores locales. Esta
situación se agrava si se considera que dichas aguas son utilizadas para el riego de los cultivos de pan llevar
y follaje para la alimentación del ganado vacuno de zonas como La Joya y otras áreas agrícolas aledañas a
la ciudad. Dichas áreas agrícolas abastecen de productos alimenticios a los propios habitantes de la ciudad
de Arequipa, por lo que existe el riesgo potencial de una epidemia generalizada.
En general, la zona industrial y las áreas urbanas no están separadas, y por lo tanto las aguas residuales
industriales y las aguas servidas urbanas se mezclan en los ríos, dificultándose de este modo la determinación del aporte de contaminación que le corresponde a la industria. Sin duda, las industrias en la ciudad
contribuyen con una porción de carga en relación a la carga contaminante total. Sin embargo, aún se desconoce la real magnitud del aporte de cada industria, debido a la falta de información técnica y a la actitud
poco cooperativa de estas.
La investigación está enfocada en el desarrollo de una propuesta para optimizar los procesos productivos, utilizando tecnologías alternativas bioquímicas para el tratamiento de sus aguas residuales.
La investigación puede justificarse desde los siguientes puntos de vista:
• Justificación tecnológica: se determinarán los parámetros tecnológicos adecuados para los tratamientos previos de los efluentes industriales antes de que estos sean vertidos al desagüe y posteriormente al
río Chili.
• Justificación social: el río Chili dejará de ser un río muerto, ya que sus aguas llevarán una carga de
residuos de cromo mínima, la misma que será monitoreada para no superar el límite permisible dado
por las normas internacionales.
Se puede disminuir el grado de contaminación de cromo de los efluentes de la industria del curtido en
Arequipa, con la recuperación de algunos aditivos y mediante un tratamiento con plantas acuáticas.
Las variables involucradas son:
Variable dependiente: concentración de cromo III y cromo total en agua tratada (mg/l).
Variables independientes: concentración de cromo III y cromo total en agua de alimentación (mg/l),
tiempo de residencia en el humedal (min), seguimiento del desarrollo natural de las plantas (vitalidad,
color de hojas, crecimiento del tallo y hojas, concentración de cromo III y cromo total en la raíz y tallo de
las plantas).
Palabras clave: cromo III, coliformes, efluentes, aguas residuales.
* Universidad Alas Peruanas, Arequipa.
Rosa María Sotomayor Zúñiga
ABSTRACT
The city of Arequipa only counts on a plant of waste water treatment that gives service to 8% of
the served waters that produces the city. Meaning that 92% of waste waters of domestic, industrial and
hospitable origin are thrown crude to the Chili River. These waters not only contain toxic substances of
industrial origin, but also that entail discharges concentrations of coliforms and significant a bacterial
and pathological load, since no hospital nor center of health of the city of Arequipa tell on system of pre
treatment of its waters before being spilled to the network of local collectors. This situation worsens if
it is considered that these waters are used for the irrigation of the bread cultures to take and foliage for
the feeding of the cattle of zones like the Jewel and other agricultural areas bordering to the city. These
agricultural areas supply nutritional products to the own inhabitants of the city of Arequipa, existing the
potential risk of a generalized epidemic. Generally the urban industry and areas are not separated and
therefore the industrial waste waters and the served waters urban are mixed in the rivers, which make
difficult the determination of the contamination contribution that corresponds to him to the industry.
Without a doubt, the industries in the city contribute with a portion of load in relation to total the
polluting load. Nevertheless, still the real magnitude of the contribution of each industry is not known,
due to the lack of technical information and to the little cooperative attitude of these. The investigation
this focused to develop a proposal to optimize the productive processes using biochemical alternative
technologies for the treatment of its waste waters. The investigation can be justified from the following
points of view:
•
Technological justification: The suitable technological parameters for the previous treatments of the
industrial effluents will be determined before these are spilled to the water-drainage and later to the
Chili River.
•
Social justification: The Chili River would stop being a dead river since to its waters, took a load of
minimum chromium residues, the one that will be monitored by the permissible limit according to
the international norms. The degree of contamination of chromium of the effluents of the industry
of the tanning in Arequipa can be fallen, with the recovery of some additives and by means of a
treatment with aquatic plants. The involved variables are: Dependent variable: Concentration of
Chromium III and total treated water Chromium (mg/l).
Independent variables: Concentration of Chromium III and feeding total water Chromium (mg/l),
time of residence in moist soil (min), continuation to the natural development of the plants (vitality,
Color of leaves, Growth of the stem and leaves, Chromium Concentration III and total Chromium in
the root and stem of the plants).
Key words: chromium III, coliforms, effluents, waste water.
INTRODUCCIÓN
Son sistemas de depuración naturales que se
caracterizan por su simplicidad de operación, un
bajo o nulo consumo energético, una baja producción de residuos, un bajo impacto ambiental y
una buena integración al medio ambiente rural.
piedad de dirigir grandes cantidades de oxígeno
hacia sus raíces. El aire que no es aprovechado por
la especie y que esta expele es absorbido por microorganismos, como bacterias y hongos, que se
asocian a la raíz y se encargan de metabolizar los
contaminantes que ingresan al sistema. El pantano reemplaza a diversas tecnologías de tratamiento convencionales, que realizan la misma tarea
pero con un costo energético mucho más alto.
Las plantas acuáticas, que constituyen la base
de la tecnología de los humedales, tienen la pro-
Los sistemas de tratamiento de aguas por tierras húmedas comprenden procesos distintos.
La tecnología de los humedales
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 Los residuos pasan primero por una fosa decantadora de tres compartimientos, para luego ser depositados en forma de líquido en el
humedal artificial.
 Allí las aguas escurren bajo un lecho de piedras en el que se plantan las especies acuáticas
que impiden la aparición de cualquier rastro
de mal olor y la proliferación de zancudos,
dejándolas aptas para ser descargadas en cursos de agua o usadas para el riego.
Procesos de absorción del cromo
Los residuos provocados por la erosión de
depósitos naturales y los efluentes industriales que contienen cromo (principalmente de
las curtiembres) se incorporan a los cuerpos de
aguas superficiales. La forma química dependerá
de la presencia de materia orgánica en el agua,
pues si está presente en grandes cantidades, el
cromo VI se reducirá a cromo III, que podrá ser
absorbido por las partículas o formar complejos
insolubles.
2 Cr2O7-2 + 16 H+ ⇒ 4 Cr+3 + 8H2O + 3 O2
Gº298K = –115.8 KJ
Estos complejos pueden permanecer en suspensión y ser incorporados a los sedimentos. La
proporción de cromo III es directamente proporcional a la profundidad de los sedimentos. En
teoría, el cromo VI puede resistir en este estado
en aguas con bajo contenido de materia orgánica, mientras que con el pH natural de las aguas,
el cromo III formará compuestos insolubles, a
menos que se formen complejos. Se desconoce la
proporción relativa de cromo III y cromo VI en
las aguas.
El mecanismo de cómo actúan las plantas
acuáticas se produce a través de formaciones de
complejos entre el metal pesado (cromo) y los
aminoácidos presentes dentro de la célula, previa
absorción de estos metales a través de las raíces
(Metcalf y Hedí, 1995).
Otro posible mecanismo sugiere que los microorganismos presentes en las raíces producen
sólidos que floculan y luego sedimentan por gravedad (Novotny and Olem, 1994).
Objetivos
Los objetivos de la presente investigación son
los siguientes:
• Obtener concentraciones de cromo III y cromo total en aguas tratadas dentro del nivel permitido en aguas industriales según normas.
• Optimizar el tratamiento de aguas residuales
con cromo, reduciendo el área de los humedales.
MATERIAL Y MÉTODOS
Humedal de flujo subsuperficial
El área y volumen del humedal dependerá del
volumen del efluente tratado, como también de
la cantidad de contaminantes presentes. Se realizará un diseño a nivel de laboratorio.
En el lecho del humedal se encuentra una capa
de arcilla dispuesta en forma escalonada, encima
de la cual se encuentra una capa de grava (medio
poroso). El diámetro de la grava varía de acuerdo
a la zona. En la zona de entrada y salida será de
2″, y en la zona de tratamiento será de 1″.
Las plantas que se van a utilizar son: Phragmites para la zona de tratamiento y salida, y Scirpus para la zona de ingreso, que son plantas acuáticas con las que contamos en nuestra ciudad. La
biomasa, el material vegetal y los activadores de
bacterias que se utilizarán serán los propios de
nuestra región (aserrín de madera, estiércol de
Rosa María Sotomayor Zúñiga
Cuerpo de piedra gruesa de
φ2" - 4" para drenaje del
efluente
Macrófitas
Nivel del lecho
filtrante
Canal de distribución
del afluente al
Biofiltro
Nivel del
agua
Caja de
recolección
90 cm
Cuerpo de
piedra gruesa
(2" - 4")
Capa impermeable de
arcilla compactada
ZONA DE
ENTRADA
Lecho filtrante de
piedrín o escoria
volcánica
Tubería de
drenaje
ZONA DE
TRATAMIENTO
vacunos y de otros animales), y en el desarrollo
de la investigación determinaremos la proporción adecuada de cada uno de ellos.
Análisis fisicoquímicos
Durante la investigación se realizarán análisis de cromo, de los sólidos totales (SST), de la
demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y de la
demanda química de oxígeno (DQO) y pH de
las muestras. Los análisis se realizarán de acuerdo
al protocolo de Standard Methods.
Metodología experimental
Una vez que se tenga el humedal con la
grava, se realizarán las pruebas hidráulicas con
agua limpia, con la finalidad de probar que el
flujo sea de tipo subsuperficial y que no tenga
fugas. La siguiente etapa será la fase de siembra,
en la que plantaremos dos tipos de macrófitas,
las cuales serán obtenidas de las riberas del río
Chili. Se alimentará el humedal con agua lim-
Al cuerpo receptor o
riego agrícola
ZONA DE
SALIDA
pia hasta que las raíces de las macrófitas se aferren al medio. La densidad de las macrófitas
será de 10 macrófitas/m2. Asimismo, en esta
etapa se agregará el sustrato, que ayudará a un
mejor desarrollo de las macrófitas y activará las
bacterias.
Se iniciará la alimentación del humedal con
el efluente de las curtiembres, y después de una
semana se iniciará la toma de muestras de monitoreo.
Se realizarán 6 pruebas de monitoreo cada
7 días, en las cuales se tomarán muestras de los
efluentes de ingreso y de los de salida.
RESULTADO
Las plantas que se van a utilizar son Phragmites para la zona de ingreso y salida, y Scirpus para
la zona de tratamiento, las mismas que han sido
obtenidas de las riberas del río Chili.
Tratamiento de los efluentes de la industria del cuero en la ciudad de Arequipa
Efluente de curtiembres (agua de cromo)
Agua sin cromo
DIAGRAMA HUMEDAL VERTICAL ñ A NIVEL LABORATORIO
DIAGRAMA HUMEDAL VERTICAL - A NIVEL LABORATORIO
ING. ROSA MARIA SOTOMAYOR
ING. ROSA MARIA SOTOMAYOR
Según los análisis cualitativos, la concentración de cromo III y cromo total es alto, pero después del tratamiento podemos determinar que
no hay presencia de cromo III y de cromo total.
Se realizará un diseño de experimentos combinando las variables anteriormente descritas, valiéndonos
de un método de análisis cuantitativo por colorimetría
y utilizando un kit de medición de la concentración de
cromo III y de cromo total, previamente validado con
el método espectrofotométrico.
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Rosa María Sotomayor Zúñiga
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